用于自由冷却应用的气冷和水冷式冷冻器的制作方法

本文公开的主题涉及加热、通风、空气调节和制冷(hvacr)系统。更具体地说，本公开涉及用于空气调节和/或制冷的冷冻器系统。

冷冻器利用冷却源(例如制冷剂)来冷却蒸发器处的传热流体。接着将传热流体循环到待冷却或制冷的空间，其中通过与传热流体的热能交换来冷却其中的空气。另外，冷冻器通常可以按多于一种模式操作，其中一种模式称为“自由冷却”。在自由冷却中，通过利用低外部温度来冷却传热流体来实现冷却。在典型的系统中，通过添加额外的部件(例如干液冷却器或冷却塔)来完成自由冷却。

利用单独地或直接地安装到冷动器上的这些额外部件以及例如阀和泵的必要辅助部件存在许多问题。其中包括这些部件的初始成本、整体系统效率的损失以及由于包括额外部件而增加的复杂性。另外，这些额外部件，尤其是冷却塔，可能占用大量空间。另外，现有系统存在局限性：同时利用自由冷却与传统冷却的组合冷却是不可行的。

技术实现要素：

在一个实施方案中，一种加热、通风、空气调节或制冷系统包括制冷剂回路，所述制冷剂回路具有压缩机、第一冷凝器和与第一冷凝器并联或串联地布置的第二冷凝器。第一膨胀阀与所述第一冷凝器流体连通，以选择性地引导制冷剂流流过所述第一冷凝器，并且第二膨胀阀与所述第二冷凝器流体连通，以选择性地引导制冷剂流流过第二压缩机。蒸发器被配置成经由流过所述蒸发器的所述制冷剂流从流过所述蒸发器的流体流去除热能。流体流动回路包括与所述第二冷凝器和/或所述蒸发器可选择地流体连通的液体冷却器和所述蒸发器，所述流体流被引导流过所述蒸发器以与所述制冷剂流进行热能交换。

另外或替代地，在此实施方案或其它实施方案中，输出泵被配置成促使所述流体流沿着所述流体流动回路流动。

另外或替代地，在此实施方案或其它实施方案中，输入阀被配置成选择性地朝向所述液体冷却器和/或所述蒸发器引导所述流体流。

另外或替代地，在此实施方案或其它实施方案中，液体冷却器阀选择性地将所述流体流从所述液体冷却器朝向所述第二冷凝器和/或所述蒸发器引导。

另外或替代地，在此实施方案或其它实施方案中，所述流体流动回路包括：所述第一流体回路部分被限定为包括所述第二冷凝器和所述液体冷却器而不包括所述蒸发器的闭合回路，所述第一流体回路部分使第一流体流循环穿过其中；以及第二流体回路部分，所述第二流体回路部分包括所述蒸发器并且使第二流体流循环穿过其中。

另外或替代地，在此实施方案或其它实施方案中，所述第一流体回路部分包括流体泵，以使所述第一流体流循环穿过其中。

另外或替代地，在此实施方案或其它实施方案中，所述蒸发器与冷却位置流体连通，以将所述流体流提供到所述冷却位置，以便调节所述冷却位置。

在另一实施方案中，一种操作加热、通风、空气调节或制冷系统的方法包括：促使制冷剂流流过压缩机；使所述制冷剂流流过第一冷凝器和第二冷凝器，所述第二冷凝器与所述第一冷凝器流体并联、串联或独立地布置。引导所述制冷剂流流过蒸发器，并且引导第一流体流流过所述蒸发器。使第二流体流循环流过液体冷却器和所述第二冷凝器。在所述第一冷凝器处冷却所述制冷剂流，经由与所述第二流体流的热能交换来在所述第二冷凝器处冷却所述制冷剂流，并且经由所述制冷剂流与所述第一流体流之间的热能交换来在所述蒸发器处冷却所述第一流体流。

另外或替代地，在此实施方案或其它实施方案中，经由流体泵使第二流体流循环流过液体冷却器和所述第二冷凝器。

另外或替代地，在此实施方案或其它实施方案中，经由穿过所述第一冷凝器的空气流而在所述第一冷凝器处冷却所述制冷剂流。

另外或替代地，在此实施方案或其它实施方案中，停止流过所述液体冷却器和所述第二冷凝器的所述第二流体流，停止流过所述第二冷凝器的所述制冷剂流，并且引导所述第一流体流连续地流过所述液体冷却器和所述蒸发器。

另外或替代地，在此实施方式或其它实施方式中，通过关闭第二冷凝器膨胀阀来停止流过所述第二冷凝器的所述制冷剂流。

另外或替代地，在此实施方式或其它实施方式中，停止流过所述液体冷却器和所述第二冷凝器的所述第二流体流，停止流过所述第一冷凝器的所述制冷剂流，停止流过所述第二冷凝器的所述制冷剂流，并且引导所述第一流体流连续地流过所述液体冷却器和所述蒸发器。

另外或替代地，在此实施方案或其它实施方案中，通过停止所述压缩机的操作来停止流过所述第一冷凝器和所述第二冷凝器的所述制冷剂流。

另外或替代地，在此实施方案或其它实施方案中，将所述流体流从所述蒸发器引导到冷却位置，并且通过使所述流体流流过所述冷却位置处的热交换器来调节所述冷却位置。

通过以下结合附图的描述，这些和其它优点和特征将变得更加明显。

附图说明

在说明书的结论部分特别指出并且清楚地要求保护主题。通过以下结合附图的详细描述，本公开的前述和其它特征以及优点将变得显而易见，其中：

图1是处于第一操作模式的加热、通风、空气调节或制冷(hvacr)系统的实施方案的示意图。

图2是处于第二操作模式的加热、通风、空气调节或制冷(hvacr)系统的实施方案的示意图；以及

图3是处于第三操作模式的加热、通风、空气调节或制冷(hvacr)系统的实施方案的示意图。

具体实施方式

图1说明了加热、通风、空气调节、制冷(hvacr)系统10的实施方案。hvacr系统10是集成的水冷和气冷式冷冻器，其具有在相同回路上或在不同回路上的干燥冷却器、具有单个或多个蒸发器，包括气冷式冷冻器12和与干燥冷却器26相关联的流体冷却式冷冻器14，以将能量排出至系统外部。气冷式冷冻器12包括围绕制冷剂回路24串联连通的制冷剂压缩机16、第一冷凝器18、第一膨胀装置20和蒸发器22，制冷剂流通过所述制冷剂回路以蒸发-压缩循环进行循环。流体冷却式冷冻器14包括冷却源，例如经由流体回路30连接到第二冷凝器28和蒸发器22的干燥液体冷却器26。流体回路30还包括冷凝器泵36，以选择性地促使流体流流过第二冷凝器28。另外，流体流经由流体泵38被促使流过流体回路30，所述流体泵控制流体流入和流出冷却位置40(例如房间或其它空间)的流动。尽管水是循环穿过流体回路30的流体的实例，但本领域技术人员将容易了解，可以使用其它流体，例如盐水或乙二醇。

另外，制冷剂回路24包括制冷剂回路分支32，所述制冷剂回路分支延伸穿过第二冷凝器28以将第一冷凝器18与第二冷凝器28以流体并联或串联布置连接或各自连接于不同回路上。制冷剂回路分支32包括第二膨胀装置34，以控制制冷剂穿过第二冷凝器28的流动。举例来说，阀，例如输入阀，用于选择性地将流体流从冷却位置40引导至液体冷却器26和/或蒸发器22。类似地，液体冷却器阀44用于选择性地将流体流从液体冷却器26引导至第二冷凝器28和/或蒸发器22。图1中所示的输入阀42和液体冷却器阀44是三通阀，但本领域技术人员将容易了解，可以使用其它阀布置，例如一对双向阀，来选择性地引导流体流。

现在将参考图1至3来描述hvacr系统10的三种操作模式。首先，图1说明了hvacr系统10在机械冷却模式下的操作。在机械冷却模式中，第一冷凝器18和第二冷凝器28两者以及液体冷却器26都用于为hvac＆r系统10提供冷却。在此操作模式中，输入阀42和液体冷却器阀44设定为通过输出泵48将第一流体流46从冷却位置40引导通过蒸发器22并且返回至冷却位置40。此外，输入阀42和液体冷却器阀44设定为在流体泵38驱动下使第二流体流50在液体冷却器26与第二冷凝器28之间循环。

操作压缩机16，并且打开膨胀阀20和34，使得制冷剂流过并联布置的第一冷凝器18和第二冷凝器28并且流过蒸发器22。第二流体流50(图1中示出)在液体冷却器26处冷却，并且经由第二冷凝器28处的热能交换来冷却流过第二冷凝器28的制冷剂。制冷剂在第一冷凝器18处通过穿过第一冷凝器18的空气流52冷却。在一些实施方案中。空气流52由冷凝器风扇(未示出)驱动。制冷剂从第一冷凝器18和第二冷凝器28两者流过蒸发器，其中第一流体流46经由与蒸发器22处的制冷剂的热能交换而被冷却。制冷剂接着流过压缩机16，并且第一流体流46经由输出泵48循环回至冷却位置40。在冷却位置40处，第一流体流46用于经由例如冷却位置40处的热交换器54来调节冷却位置40。

现在参考图2，第二操作模式是组合冷却，其中利用第一冷凝器18提供机械冷却，并且经由与蒸发器22串联的液体冷却器26提供自由冷却。在组合冷却模式中，流体泵38停止，并且液体冷却器阀44设定成绕过第二压缩机28。输入阀42设定成将第一流体流46朝向液体冷却器26引导，穿过液体冷却器26并且引导至蒸发器22。第一流体流46在液体冷却器26处冷却，并且通过制冷剂在蒸发器22处另外冷却。第一流体流46接着通过输出泵48被引导回至冷却位置40。尽管在所示的实施方案中，第一流体流46在通过蒸发器22之前通过液体冷却器26，但应了解，在一些实施方案中，可以改变部件的位置，或者可以改变通过部件的流动，使得第一流体流46通过蒸发器22，并且接着通过穿过液体冷却器26而被另外冷却。

操作压缩机16，并且打开膨胀阀20，但关闭膨胀阀34，因此制冷剂流过第一冷凝器18进行冷却，但制冷剂在此模式下不流过第二冷凝器28。通过制冷剂与第一流体流46之间的热能交换，第一流体流46在第一冷凝器18处被冷却。

图3说明了hvacr系统10的第三操作模式，即自由冷却模式。在自由冷却模式中，仅利用液体冷却器26作为hvacr系统10的冷却源来实现冷却。在自由冷却模式中，压缩机16停止，并且第一膨胀阀20和第二膨胀阀34两者都关闭，使得制冷剂流过第一冷凝器18，并且第二冷凝器28和蒸发器22停止。另外，干燥冷却器阀44设定为绕过第二冷凝器28，并且干燥冷却器泵38停止，因此没有流体流过第二冷凝器28。输入阀42被设定成将第一流体流46朝向液体冷却器26引导。第一流体流46的循环由输出泵48驱动，所述输出泵促使第一流体流46从冷却位置40、通过液体冷却器26(在此处，第一流体流46被冷却)、通过蒸发器22并且回到冷却位置40。替代地，在其它实施方案中，可以使用额外的阀和/或管道，使得第一流体流46绕过蒸发器22。

通过将第一冷凝器18和第二冷凝器28以流体并联或串联关系布置在相同或单独的回路上，本文公开的hvacr系统10将水冷式冷冻器14与干燥液体冷却器26和气冷式冷却器12组合，使得能够在与单独的水冷式冷冻器14和气冷式冷冻器12相同的占据面积中进行机械冷却操作、自由冷却操作和组合冷却操作。对于相同的占据面积，hvacr系统10的效率和能力可能高于传统的自由冷却解决方案。对于相同的总冷却能力，可以减小制冷剂盘管的大小。在减小制冷剂盘管的同时，还降低了系统的成本和占据面积；并且可以提高系统效率。

尽管仅结合有限数目的实施方案详细描述了本公开，但应容易理解，本公开不限于这些公开的实施方案。实际上，可以修改本公开以并入此前未描述但在精神和/或范围上相称的任何数目的变型、改变、替换或等效布置。另外，尽管已经描述了各种实施方案，但应理解，本公开的各方面可以仅包括所描述的实施方案中的一些。因此，本公开不应被视为受前述描述的限制，而是仅受所附权利要求的范围限制。